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无人驾驶技术有待突破——专访北航交通科学与工程学院副院长青年长江学者田大新教授

2018-8-24    作者:冯晓霞    来源:    

无人驾驶技术有待突破——专访北航交通科学与工程学院副院长青年长江学者田大新教授

  何为无人驾驶汽车?研发无人驾驶汽车最大的困难是什么?无人驾驶汽车何时能实现商业运用?无人驾驶汽车是否会颠覆整个传统汽车生态?

  北航交通科学与工程学院副院长,青年长江学者田大新教授就上述问题接受了本刊记者的专访。

  《光彩》:从技术上看,什么是无人驾驶汽车?

  田大新:无人驾驶汽车其实可以视为轮式移动机器人。从原理上说,是用传感器感知路况和周边情况,然后传输到CPU,CPU根据人工智能对情况做判断,然后通知电传系统,电传系统根据信号操控机械装置,最后机械装置操控车辆做各种动作。关于无人驾驶汽车的概念,经常会出现自动驾驶汽车、智能驾驶汽车等不同的说法,但无人驾驶汽车其实就是自动驾驶汽车的最高级形态,目前尚处于初级探索阶段,为了区分无人驾驶汽车的范畴,国际自动机工程师学会将自动驾驶汽车分为5个等级。

  L1级别到L2级别是辅助驾驶,司机仍占据主导位置,可放弃部分控制权给系统管理。系统主要向司机提供基本的技术性帮助,如自适应巡航控制系统、自动紧急制动等。目前,我国多数量产车型均实现了L1到L2的辅助驾驶系统,例如车道偏离警告(LDW)、前碰预警(FCW)等。

  L3级别是部分自动驾驶,可以实现部分功能的自动化,司机和汽车系统分享控制权。汽车系统一般在没有行人、直路、封闭等相对简单的场景中实现自动驾驶,例如在高速公路上巡航,以及在大堵车的情况下紧跟前车进行无人驾驶操作。这个级别的自动驾驶,必须有方向盘和驾驶位,司机要随时待命,在自动驾驶系统退出时随时接手。

  L 4 到L 5 级别属于无人驾驶范畴。与 L3级别相比L4级别属于高度自动驾驶,它会涉及更为复杂的城区道路等环境。比如,在人车混流的路口,系统需处理信号灯,处理程序中各种时速变化、识别各种道路信号指示等应急情况。在L4级别中,最难解决的是路口场景,其次就是突发事件。L5级别则属于完全的无人驾驶,无需司机或乘客的干预,在无人协助的情况下由出发地驶向目的地。

  《光彩》:您的团队对于无人驾驶汽车的研究主要集中在哪些方面?

  田大新:目前,我们对于无人驾驶汽车技术的研究主要集中在群体智能、车联网的5G通信技术,以及信息安全保障等三方面。

  现在大部分关于无人驾驶汽车技术的研究都比较注重单体,因为无人驾驶汽车的技术体系是从军方衍生出来的,军方无人驾驶汽车侧重单体,只要车子不掉进沟里,避开敌方火力,顺利完成攻击或者侦查就可以了。但民用无人驾车汽车要想上路,车与车、车与人之间的信息交流就变得非常重要。就像驾驶员在开车时需要通过转向灯、变换远近光、按喇叭等方式与行人和其他车辆进行交流一样,无人驾驶汽车想要安全行驶,也需要通过路测设施、车载设施等来实现信息的高效交流与互动。

  通过人工智能系统完成车与车、车与路、车与行人等之间的信息交流与互动,被称为群体智能。目前针对群体智能,我们主要研究编队行驶,从仿生学的角度,借鉴鸟群和鱼群体现出来的特征,实现车队的协同控制。我们已实现了应用系统——信号灯、监控摄像头以及车载设施之间的协同开发。目前,这个系统在北京亦庄建立了一个开放路段,其核心功能就是实现路测信号灯信息和车载信息的同步互动。一方面车辆可以受信号灯的控制,绿灯加油快速通过,红灯减速停止。另一方面,可以根据路况和行驶车俩的情况控制信号灯,比如公交车通过,可以优先控制信号灯。

  5G通信行业的发展加速了车联网的快速发展,所以,车辆得到控制,通信也有了,随之而来的就是信息安全,这也是目前工信部非常关注的问题。如果没有安全的信息保障,就可能出现我们在《速度与激情8》里看到的,车辆被黑客控制,造成严重的破坏,并成为他们发动攻击的载体。此外,隐私安全也是我们关注的重点,移动互联网时代,隐私已变得岌岌可危,我们正在进行深入研究。

  《光彩》:无人驾驶汽车发展的最大难点是什么?何时能实现大规模落地?

  田大新:无人驾驶汽车发展的难点在于复杂的路况和无法预知的人类行为。首先,道路环境非常复杂。目前道路环境基本都已固定,不太可能为了实现汽车的无人驾驶而重新修适合它走的道路。比如在一些乡镇的集市中,路两边都是摊贩,中间人来人往,驾驶员在通过时都非常费劲,何况无人驾驶的汽车。

  其次,无法预测人的行为。比如下雪时,路中间雪较少,地面不容易打滑,如果道路上没车,人们大多喜欢走在路中间,在这种情况下,驾驶员开过时会减速,行人和车会相互让行,然后顺利通过,但如果是无人驾驶的汽车,遇到类似的场景,处理起来就比较麻烦。

  以目前来看,如果没有出现革新性的技术,无人驾驶汽车很难普及。

  要想全面实行无人驾驶,必须要完成道路与汽车的物联网融合,这不仅要攻克无人驾驶汽车的技术壁垒,还要实现道路的智能化。目前,我们已掌握的技术可以实现无人驾驶汽车在特定环境中运行,比如高速公路、厂区或通勤线路。关于L4级别的自动驾驶汽车何时大规模落地,大家众说纷纭,我个人的看法是还需要10多年,2030年是个比较合理的时间节点。

  《光彩》:无人驾驶汽车时代,传统整车制造商和互联网科技公司强势出击,希望成为这场汽车革命的“颠覆者”,您是如何看待的?

  田大新:无人驾驶汽车将为汽车行业带来颠覆性的革命,谁能率先获得无人驾驶汽车技术的制高点,就能获得话语权,抢占先机。

  无人驾驶汽车属于人工智能领域最具商业价值的行业,也是最具技术挑战的行业。无人驾驶技术的实现离不开高尖端的人工智能技术,在这场争夺中注重算法和技术的公司机会更大一些。未来可能会出现互联网科技企业颠覆传统整车制造企业,也有可能整车制造企业收购科技互联网公司,亦或者两者进行深度合作达到共赢,目前来看,这三种模式都有企业进行尝试。

  传统整车制造企业有资金、有生产线、有技术,唯一欠缺的就是人工智能的核心技术。传统整车制造企业依靠买车已实现了盈利,而互联网科技公司目前处于技术研发阶段,互联网科技公司想要像苹果颠覆诺基亚、摩托罗拉那样去取代整车制造商,还面临非常大的挑战。因为无人驾驶汽车的门槛非常高,不仅技术难度大,还需要雄厚的资金作支撑。一个汽车从定型到卖出去需要经过长时间的测试、调校等工序,不是研发出一两个新的软件服务就可以完成的。所以很多互联网科技公司愿与和整车制造商进行合作,比如作为中国无人驾驶汽车“国家队”的百度,它不生产车,只为所有的整车制造企业提供一个软件平台。

  另外,也有一些企业已经率先看到了无人驾驶汽车的商机,率先布局,自己开发无人驾驶系统,以特斯拉为代表。虽然目前无人驾驶汽车的技术研发还处于烧钱阶段,但亿万级别的市场潜能,让像百度、谷歌这样的互联网科技巨头愿意将钱大量的烧在无人驾驶领域。在这场高科技的角逐中,目前还无法预测无人驾驶汽车何时会出现大突破,如果不率先进行战略布局,等到产业进入爆发期后,一定会被早早的淘汰出局。

  《光彩》:如何看待我国无人驾驶行业发展中的政策因素?

  田大新:无人驾驶不仅涉及汽车产业,还涉及通讯、人工智能、大数据、高精度导航、传感器,甚至涉及城市道路规划和基础设施的重新布局,“政府无形的手”将会成为无人驾驶汽车发展背后的重要推手。国家层面的顶层设计已初具框架。2018年初,国家发改委发布了《智能汽车创新发展战略(征求意见稿)》。这份文件提出了中国智能汽车发展的明确时间表:预计到2020年,智能汽车新车占比达到50%,中高级别智能汽车实现市场化应用;而到2025年,出厂的新车基本实现智能化,高级别智能汽车实现规模化应用;到2035年,率先建成智能汽车强国。

  中国不少地方政府已经在为智能汽车“开绿灯”,这些地方政府热情高涨且行动迅速,北京和上海作为自动驾驶汽车的急先锋,已经先后出台路试细则。3月1日上海市政府向上汽集团、蔚来汽车发放3张路测牌照。3月22日,北京市政府向百度发放了北京市首批自动驾驶测试试验用临时号牌,共计5张。7月2日,北京市政府首次为小马智行等初创企业发放了无人驾驶路测(T3级别)牌照,即将在北京公开道路开展大规模实际道路测试。T3牌照是国内目前颁出的最高级别路测牌照——代表自动驾驶汽车具有认知与交通法遵守、路线执行、应急处置等多项综合能力。

  而更具雄心的计划来自雄安新区。雄安有可能成为第一个没有拥堵、拥有先进的智能交通管理系统、不再需要交管部门大量人力上路管理的城市,也可能成为无人驾驶汽车真正落地的第一城。作为一个新城,雄安新区拥有发展无人驾驶汽车非常好的契机,它可以规划一个相对封闭的智能道路系统。据了解,在雄安新区的道路规划中,新建的交通系统将分为好几层,其中地下二层就是专门为无人驾驶汽车行驶设计的道路系统。

  另外,雄安新区的智能交通系统,为很多研发无人驾驶汽车的企业提供了检验无人驾驶汽车成果舞台。

  百度已与雄安新区签署了战略合作协议,双方围绕新区智能交通规划,发挥百度无人驾驶生态优势,共同打造无人驾驶智能出行试点示范。

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